研究目的
开发一个烤箱控制MEMS谐振器相位噪声的分析模型，并理解其类似1/f噪声的行为。
研究成果
分析模型表明，类1/f相位噪声是由弹簧常数的自热噪声上变频产生的。该模型与实验结果定性吻合，偏差约10分贝。当频率趋近于零时，机械谐振器中的相位噪声大致与Q值的平方成正比。
研究不足
当傅里叶频率f低于10Hz时，理论结果与实验之间的偏差约为10dB。该模型的准确性受到硅的热导率和热扩散率的影响，而这些参数是温度、掺杂浓度和结构尺寸的函数。
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[IEEE 2019年第20届国际固态传感器、执行器与微系统会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 德国柏林（2019年6月23日-27日）] 2019年第20届国际固态传感器、执行器与微系统会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 烘箱控制MEMS谐振器相位噪声的分析模型与实验
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[IEEE 2019年第20届国际固态传感器、执行器与微系统会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 德国柏林（2019年6月23日-27日）] 2019年第20届国际固态传感器、执行器与微系统会议暨第33届欧洲传感器会议（TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII） - 烘箱控制MEMS谐振器相位噪声的分析模型与实验
DOI：10.1109/TRANSDUCERS.2019.8808480
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
我们建立了一个恒温控制MEMS谐振器相位噪声的解析模型，该噪声呈现1/f特性。研究表明，这种类1/f相位噪声源于弹簧常数自热噪声的上变频转换。虽然自热电压属于白噪声，但由于热扩散效应，弹簧常数的温度波动会呈现1/f特性。当支撑梁无限长时，谐振器温度波动功率与频率f成反比。实际谐振器的温度波动可通过等效电路模型进行模拟，该波动还会受到谐振器阻尼弛豫过程的调制。当频率趋近于零时，机械谐振器中类1/f相位噪声的功率近似与品质因数Q的平方成正比。该模型与实验结果在定性上相符。
作者：
Heng Yang，Ke Sun，Binbin Pei，Peng Zhong，Xinxin Li
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